Nesting là phương pháp sắp xếp vật liệu để tối ưu phôi. Nesting dùng để bố trí các chi tiết trước khi cắt CNC bằng laser hoặc plasma.
Bạn có thể hình dung qua một đơn hàng có bản mã chữ nhật, tai liên kết chữ L và vòng đệm. Nếu chia riêng từng loại để cắt, khoảng trống giữa các chi tiết có thể còn khá nhiều. Xếp kết hợp những chi tiết phù hợp giúp tận dụng các khoảng trống đó.
Nesting hoạt động như thế nào?
Nesting xác định vị trí và hướng đặt của từng chi tiết trên phôi, dựa vào hình dạng, số lượng và các giới hạn gia công.
Thợ vận hành đưa bản vẽ vào phần mềm, khai báo khổ tấm và thiết lập điều kiện xếp. Phần mềm thử các cách bố trí, chẳng hạn xoay chi tiết trong phạm vi cho phép hoặc đặt chi tiết nhỏ vào khoảng trống giữa các chi tiết lớn.
Có hai cách thực hiện:
- Xếp phôi thủ công: Bạn tự di chuyển và xoay từng chi tiết. Cách này thuận tiện với đơn hàng ít mẫu hoặc cần giữ một bố cục cụ thể.
- Xếp phôi tự động: Phần mềm tính toán cách bố trí theo các điều kiện đã đặt. Người lập trình kiểm tra kết quả và điều chỉnh những vị trí chưa phù hợp.
Tại xưởng, bạn cũng có thể cho phần mềm xếp tự động trước rồi chỉnh lại một phần bằng tay.
Đọc thêm: máy CNC là gì và nguyên lý hoạt động của máy CNC
Nesting mang lại lợi ích gì cho xưởng cơ khí?
Nesting giúp xưởng kiểm soát lượng vật liệu sử dụng, giảm công việc bố trí bản vẽ lặp lại và tổ chức việc cắt theo đơn hàng.
Tận dụng khoảng trống trên tấm
Xếp phôi theo hình dạng thực của chi tiết giúp tận dụng những vùng trống mà cách xếp theo hàng dễ bỏ sót.
Ví dụ, hai bản mã chữ L đặt cùng chiều có thể để lại khoảng trống lớn. Khi được phép xoay, chúng có thể đặt xen kẽ để thu gọn diện tích cần dùng. Vòng đệm hoặc tai liên kết nhỏ cũng có thể bổ sung vào những vùng còn trống.
Hiệu quả phụ thuộc vào bộ chi tiết cụ thể. Đơn hàng toàn hình tròn giống nhau có cách tận dụng vật liệu khác với đơn hàng gồm nhiều hình dạng có thể xen kẽ.
Giảm thao tác chuẩn bị chương trình
Xếp phôi tự động giúp giảm việc sao chép, xoay và bố trí từng chi tiết bằng tay.
Với đơn hàng có hàng trăm chi tiết thuộc nhiều mẫu, người lập trình nhập số lượng cho từng mẫu rồi để phần mềm tạo phương án xếp. Phần thời gian còn lại dành cho việc kiểm tra bản vẽ, điều kiện cắt và số lượng đầu ra.
Đây cũng là lý do cần quản lý đúng phiên bản bản vẽ. Một chi tiết đã sửa kích thước phải được cập nhật trước khi xếp lại.
Đưa phôi dư trở lại sản xuất
Quản lý phôi dư giúp xưởng tận dụng phần tấm còn dùng được cho đơn hàng sau. Một số phần mềm cho phép lưu hình dạng phần dư và dùng nó để xếp phôi tiếp.
Ví dụ, sau khi cắt còn một dải thép đủ rộng để làm tai liên kết, bạn có thể giữ lại thay vì đưa ngay vào phế liệu. Phần dư cần được ghi nhận mác vật liệu, độ dày, kích thước và vị trí lưu.
Tôi ưu tiên xem cả phần dư sau khi cắt. Một mảng dư liền, dễ đo và dễ tìm trong kho có thể hữu ích hơn nhiều mảnh nhỏ nằm rải rác.
Quy trình nesting cho máy cắt laser
Quy trình xếp phôi cho máy cắt laser bắt đầu từ bản vẽ đúng, sau đó mới đến chọn vật liệu, bố trí chi tiết và kiểm tra chương trình.
Bước 1: Kiểm tra bản vẽ và số lượng
Bạn cần xác nhận kích thước, đơn vị đo, phiên bản bản vẽ và số lượng của từng chi tiết.
Những lỗi nên xử lý trước khi xếp gồm:
- Đường biên bị hở.
- Đường vẽ trùng nhau.
- Tỷ lệ bản vẽ hoặc đơn vị đo sai.
- Nội dung ghi chú bị nhận nhầm thành đường cần cắt.
Ví dụ, bản vẽ có hai đường trùng nhau tại cùng một cạnh có thể làm chương trình tạo thao tác cắt lặp nếu lỗi chưa được xử lý.
Bước 2: Chọn đúng phôi nguyên liệu
Phôi phải đáp ứng yêu cầu về loại vật liệu, mác vật liệu, độ dày và kích thước dùng được.
Các chi tiết thép dày 6 mm và thép dày 10 mm cần được phân nhóm để xếp trên tấm tương ứng. Với đơn hàng yêu cầu truy xuất vật liệu, bạn còn phải giữ đúng thông tin lô hoặc tấm được chỉ định.
Đối với phôi dư, hãy kiểm tra hình dạng và kích thước thực tế. Một tấm đã cắt mất góc cần được khai báo theo vùng còn sử dụng được.
Bước 3: Thiết lập điều kiện xếp phôi
Điều kiện xếp phôi cần phù hợp với vật liệu, chi tiết và quy trình cắt của máy.
Các thông số cần kiểm tra gồm:
- Khoảng cách giữa các chi tiết.
- Khoảng cách từ chi tiết đến mép tấm.
- Góc xoay được phép.
- Quyền lật đối xứng chi tiết.
- Vùng tránh kẹp hoặc vùng không được gia công, nếu có.
Đồng thời, chương trình cắt cần có thông số bù chiều rộng mạch cắt phù hợp. Đây là cách điều chỉnh vị trí đường cắt để chi tiết sau gia công đạt kích thước yêu cầu.
Khoảng cách xếp phôi và bù mạch cắt là hai thông số khác nhau. Bạn cần kiểm tra cả hai, theo cách phần mềm và máy đang sử dụng.
Bước 4: Xếp chi tiết và so sánh phương án
Bạn nên so sánh phương án xếp theo lượng phôi cần dùng, thời gian cắt dự kiến và phần dư sau gia công.
Có thể ghép chi tiết từ nhiều đơn hàng khi chúng dùng cùng vật liệu, độ dày và đáp ứng yêu cầu quản lý sản xuất. Tuy nhiên, cần giữ mã chi tiết để phân loại sau khi cắt.
Đơn hàng gấp cũng cần được xét riêng. Chờ thêm chi tiết để lấp kín một tấm có thể làm chậm lịch giao hàng.
Bước 5: Kiểm tra thứ tự cắt và xuất chương trình
Thứ tự cắt cần được kiểm tra bên trong từng chi tiết và giữa các chi tiết trên tấm. Phần mềm có thể hỗ trợ điều chỉnh hai nhóm thứ tự này.
Với nhiều chi tiết có lỗ, cách làm thông thường là xử lý đường cắt bên trong trước khi cắt rời biên dạng ngoài. Điều này giúp giữ chi tiết ổn định trong lúc gia công phần bên trong.
Trước khi chuyển chương trình sang máy, bạn cần:
- Xem mô phỏng đường cắt.
- Kiểm tra điểm bắt đầu và đường vào cắt.
- Đối chiếu số lượng từng mã chi tiết.
- Xác nhận chương trình được xuất đúng cho bộ điều khiển của máy.
Với phương án hoặc chế độ gia công mới, nên kiểm tra trên một phần phù hợp trước khi triển khai toàn bộ đơn hàng.
Những lỗi xếp phôi dễ làm tăng chi phí cắt
Các lỗi xếp phôi thường liên quan đến khoảng cách, hướng đặt chi tiết, đường cắt và cách quản lý phần dư.
Thu hẹp khoảng cách chỉ để tăng tỷ lệ sử dụng
Khoảng cách quá nhỏ có thể làm vùng vật liệu giữa các đường cắt thiếu ổn định hoặc gây khó khăn cho đường vào cắt.
Với chi tiết nhỏ và vật liệu mỏng, cần xem thêm nguy cơ chi tiết nghiêng, dịch chuyển hoặc biến dạng trong quá trình gia công. Việc bố trí và thứ tự cắt phải đi cùng khả năng giữ chi tiết trên bàn máy.
Tôi khuyên bạn kiểm tra chất lượng chi tiết sau cắt trước khi quyết định tiếp tục giảm khoảng cách.
Xoay hoặc lật chi tiết không đúng yêu cầu
Xoay và lật đối xứng có thể thay đổi hướng bề mặt hoặc tạo ra chi tiết khác với bản vẽ yêu cầu.
Ví dụ, inox có bề mặt xước cần giữ hướng xước theo yêu cầu lắp ráp. Chi tiết phải chấn cũng có thể có yêu cầu về hướng đặt so với hướng cán. Các ràng buộc này cần được khai báo; phần mềm chuyên dụng có chức năng quản lý giới hạn hướng vật liệu.
Đặc biệt, xoay một chi tiết và lật đối xứng chi tiết là hai thao tác khác nhau. Cần kiểm tra riêng quyền cho phép của từng thao tác.
Dùng cắt chung cạnh khi chưa kiểm tra điều kiện
Cắt chung cạnh cho phép hai chi tiết dùng chung một đường cắt. Khi phù hợp, cách này giúp giảm chiều dài đường cắt và lượng vật liệu nằm giữa hai chi tiết.
Ví dụ, một nhóm bản mã chữ nhật có thể bố trí để dùng chung cạnh. Tuy nhiên, đường cắt phải được phần mềm xử lý đúng, có tính đến mạch cắt và yêu cầu kích thước.
Bạn cần kiểm tra chất lượng cạnh, thứ tự cắt và khả năng lấy chi tiết trước khi áp dụng cho cả lô.
Giữ phôi dư nhưng thiếu thông tin để dùng lại
Phôi dư thiếu thông tin về vật liệu và độ dày rất khó đưa trở lại sản xuất, nhất là với đơn hàng cần truy xuất nguồn gốc.
Ngay sau khi cắt, bạn nên đánh dấu phần dư, ghi nhận kích thước hoặc biên dạng và vị trí lưu. Với phôi có hình dạng bất quy tắc, bản ghi hình dạng giúp người lập trình xếp được chi tiết vào đúng vùng còn sử dụng được.
Chọn phần mềm nesting cần kiểm tra gì?
Phần mềm nesting cần phù hợp với máy đang dùng và cách xưởng tổ chức đơn hàng.
Bạn có thể gặp những tên như CypNest, ProNest hoặc SigmaNEST. Các phần mềm này có phạm vi hỗ trợ và các gói chức năng khác nhau. Cần kiểm tra trên cấu hình cụ thể.
Tôi ưu tiên yêu cầu thử bằng bộ bản vẽ thực tế của xưởng và kiểm tra năm điểm:
- Chương trình đầu ra: Máy và bộ điều khiển có nhận đúng chương trình không?
- Giới hạn gia công: Phần mềm có xử lý được khoảng cách, góc xoay và yêu cầu giữ hướng chi tiết không?
- Quản lý vật liệu: Có dùng được phôi dư và giữ thông tin vật liệu không?
- Kết quả sản xuất: Cần bao nhiêu tấm, mất bao lâu để cắt và thu được bao nhiêu chi tiết đạt yêu cầu?
- Khả năng sử dụng: Người lập trình có sửa phương án và xử lý lỗi thuận tiện không?
Một bộ bản vẽ gồm bản mã lớn, tai liên kết nhỏ và chi tiết cần giữ hướng sẽ giúp bạn kiểm tra rõ hơn các chức năng này.
Máy cắt laser EMC có tích hợp phần mềm Nesting
EMC là đơn vị sản xuất và phân phối máy cắt laser fiber tại Việt Nam với 4 chi nhánh tại: Hà Nội, Hải Phòng, Thành Phồ Hồ Chí Minh, và Ninh Bình. EMC là đơn vị tiên phong tại Việt Nam chuyên sản xuất và cung cấp các dòng máy laser công suất cao, đặc biệt dòng công suất 20kW.
Tất cả dòng máy mà EMC cung cấp đều được tích hợp phần mềm nesting. Liên hệ EMC để được tư vấn giải pháp phù hợp với dây chuyền sản xuất.
